В чём заключаются причины образования отложений, вызванных загрязнением ионами Ca2+ и Mg2+, в электролизерах хлорщелочных заводов, и какие существуют соответствующие меры?

В хлор-щелочь В химическом производстве ионы Ca2+ и Mg2+ являются двумя наиболее распространенными и наиболее вредными катионными примесями. Избыток ионов кальция и магния попадает в... электролизер Вместе с очищенным рассолом они мигрируют к катоду под действием электрического поля. Они проникают через карбоновый слой ионообменной мембраны, вступают в химические реакции в условиях электролиза, и образующиеся гидроксидные осадки откладываются в ионных каналах карбонового слоя, вызывая закупорку микропор ионообменной мембраны и образование накипи на поверхности электрода. Это приводит к ряду проблем, включая повышение напряжения ячейки, снижение эффективности электролиза, а также старение и повреждение ионообменной мембраны. В тяжелых случаях это может привести к незапланированной остановке установки, что влечет за собой значительные экономические потери для предприятия. Количественные проявления повреждения: устойчивое повышение напряжения ячейки (необратимая часть) со скоростью увеличения, значительно превышающей нормальное старение; снижение эффективности по току; и необратимая общая производительность мембраны.

Основные причины:

1. Сырая соль является основным сырьем для приготовления рассола. В промышленном производстве источниками сырой соли являются морская соль, каменная соль и озерная соль, при этом качество различных источников значительно различается. Если партии поступающей сырой соли часто меняются, а контроль качества ослаблен, могут возникать большие колебания и превышение содержания примесей кальция и магния.

2. В процессе очистки рассола необходимо точно дозировать каустическую соду, кальцинированную соду и хлорид железа в соответствии со скоростью потока неочищенного рассола и содержанием примесей. Недостаточная дозировка приводит к неполному осаждению кальция и магния, в результате чего содержание кальция и магния в первичном рассоле превышает допустимые значения; чрезмерная дозировка увеличивает расход реагентов и нарушает последующие условия эксплуатации, ухудшая качество рассола. При этом ключевыми условиями для удаления кальция и магния являются pH реакции, температура, интенсивность перемешивания и время пребывания. Потеря контроля над этими параметрами приведет к неполному протеканию реакций, что сделает фильтрацию неспособной удерживать примеси и, в конечном итоге, приведет к несоответствию нормам содержания кальция и магния в очищенном рассоле.

3. Засорение отстойников в трубах осветлителя, сбой в работе системы разделения твердой и жидкой фаз на этапе предварительной обработки, а также закупорка или повреждение пор мембраны Kelai могут привести к неполному удержанию осадков кальция и магния, позволяя им попадать в последующие технологические процессы вместе с рассолом.

4. В процессе вторичной очистки, если хелатирующая смола в хелатирующей колонне регенерируется не полностью, цикл регенерации слишком длительный, смола достигла конца своего срока службы или свободный хлор не удаляется полностью до поступления в колонну, вызывая окислительное повреждение смолы, ее ионообменная способность по удалению ионов кальция и магния напрямую снижается.

5. Коррозия углеродистой стали или низкосортной нержавеющей стали в рассоле под воздействием высокотемпературного рассола и следовых количеств Cl2 приводит к утечке Fe3+ в рассол.

Методы лечения:

1. Была произведена аварийная остановка электролизера, и электролизер дважды промыли чистой водой при температуре не выше 40 градусов Цельсия.

2. Диагностика источника загрязнения: отбор проб рассола из порта и анализ соотношения Ca2+/Mg2+ (для подтверждения превышения допустимых значений); проверка записей вторичного анализа рассола и записей регенерации градирни за последние 24-72 часа для подтверждения момента прорыва; открытие смотрового порта градирни для наблюдения за цветом смолы (нормальный: светло-желтый; окислительное повреждение: темно-коричневый/черный) и проверки на наличие повреждений; отслеживание записей дозирования химикатов, условий реакции, перепада давления фильтрации и т. д.

3. Краткосрочные меры после подтверждения источника загрязнения: Переключиться на резервную смоляную колонну, заменив загрязненную смоляную колонну на свежерегенерированную; немедленно регенерировать загрязненную смоляную колонну; увеличить дозировку первичного рафинирующего агента в избытке: временно увеличить запас рафинирования первичного рассола; снизить плотность тока: уменьшить движущую силу массопереноса Ca2+/Mg2+ в мембрану, чтобы замедлить дальнейшее повреждение.

4. Среднесрочные меры после подтверждения источника загрязнения: Проанализировать и подтвердить, связана ли проблема с регенерацией, окончанием срока службы смолы, недостаточной первичной очисткой или изменением источника соли; скорректировать рабочие параметры, отрегулировав цикл регенерации, количество дозирования или рабочую температуру в соответствии с первопричиной; оценить степень повреждения мембраны, определив необратимые повреждения по величине увеличения напряжения ячейки и снижению эффективности по току. Если напряжение ячейки увеличилось более чем на 50 мВ и не восстанавливается при изменении условий эксплуатации, следует заблаговременно запланировать замену мембраны.

5. Долгосрочные меры после подтверждения источника загрязнения: (1) Замена мембраны: Повреждение мембраны, вызванное Ca2+/Mg2+, необратимо. Если повышение напряжения существенно повлияло на экономическую эффективность (дополнительное энергопотребление > стоимость преждевременной замены мембраны), следует произвести замену; (2) Систематическое улучшение: Если прорывы Ca2+/Mg2+ происходят неоднократно, следует проводить улучшения, устраняя источник загрязнения — модернизировать прецизионное фильтрующее оборудование, добавить онлайн-мониторинг, заменить смолу на смолу с более высокой обменной емкостью и перейти на источники солей с меньшим содержанием примесей.

В процессе очистки рассола в хлорщелочной промышленности весь процесс очистки обеспечивает соответствие поступающего в электролизер рассола чрезвычайно высоким стандартам чистоты благодаря двум этапам тщательной физико-химической обработки. Очистка рассола — это систематический инженерный процесс с чрезвычайно высокими требованиями к деталям. Только сочетание строгого контроля параметров процесса, стандартизированных операций дозирования и регенерации, а также научно обоснованной конфигурации оборудования позволяет принципиально предотвратить закупорку и коррозию ионообменной мембраны, вызванные примесями, тем самым поддерживая высокую эффективность по току и продлевая срок службы основного оборудования.